Question

6．有一種石灰石樣品的成分是CaCO₃和SiO₂．課外小組同學將100g鹽酸分5次加入到35g石灰石樣品中（已知SiO₂不與鹽酸反應），得到如下部分數據和圖象． 

次數	第1次	第2次	第3次
加入鹽酸的質量/g	20	20	20
剩余固體的質量/g	30	a	20

請計算：
（1）第2次加入鹽酸后，a為25．
（2）石灰石樣品中鈣元素、碳元素和氧元素的質量比為10：3：22．（結果用最簡整數比表示）
（3）若實驗室要制備4.4g二氧化碳氣體，則需要這種石灰石樣品多少克？（請寫出計算過程）

Answer 1

分析 （1）由圖表分析，三次參加反應的物質質量相等，由此計算出第二次參加反應的物質質量，再由剩余固體的質量=總質量-參加反應的物質質量可計算出a的值；
（2）根據題意和圖表分析，可得到樣品中CaCO₃的質量，再根據CaCO₃中鈣元素、碳元素和氧元素的質量計算出它們各占的比值；
（3）4次反應固體物質減少的質量即為樣品中碳酸鈣的質量，據此計算樣品中碳酸鈣質量分數；
根據碳酸鈣與鹽酸反應的方程式，由二氧化碳的質量可以求出碳酸鈣的質量，再求出石灰石樣品的質量．

解答 解：（1）由圖象可知，第四次加入鹽酸后，才得到完全反應，故在反應過程中，第一次充分反應后剩余固體的質量為30g，說明只有35g-30g=5g樣品參與了反應，第三次充分反應后剩余固體的質量為20g，說明共有35g-20g=15g樣品參與了反應，故第二次充分反應時，也只有5g樣品參與了反應，故第2次加入鹽酸后，a=35g-5g×2=25g；
故答案為25．
（2）根據圖象分析，第4次加入鹽酸后，樣品中CaCO₃完全反應．
樣品中鈣元素、碳元素和氧元素的質量比：
 （20g×$\frac{40}{100}$）：（20g×$\frac{12}{100}$）：（20g×$\frac{48}{100}$+15g×$\frac{32}{60}$）=10：3：22
答：石灰石樣品中鈣元素、碳元素和氧元素的質量比為10：3：22．
（3）（2）第4次加入稀鹽酸后，固體物質總共減少的質量=5g×4=20g，
則石灰石樣品中碳酸鈣的質量分數$\frac{20g}{35g}$×100%≈57.1%
解：設需CaCO₃的質量為x．
CaCO₃+2HCl=CaCl₂+H₂O+CO₂↑
100                  44
 x                   4.4g
$\frac{100}{x}=\frac{44}{4.4g}$
解得 x=10g
需石灰石樣品的質量為$\frac{10g}{57.1%}$=17.5g．

點評 本題要求學生了解完全反應和不完全反應的概念及特點，觀察圖表，分析數據，正確解答．在計算石灰石樣品中鈣元素、碳元素和氧元素的質量比為時，一定注意氧元素不只碳酸鈣中有，二氧化硅中也有氧元素．